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中国激光 2014年第3期41卷 102-109页

作者：钟少龙龙亮李明吴亚明中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室微系统技术重点实验室上海200050 中国科学院大学北京100049 中船重工远舟(北京)科技有限公司北京100861

为实现微型化、抗电磁干扰、可长时间工作和可远距离传输的加速度传感器,提出了一种基于微机电系统(MEMS)非对称扭镜结构的光纤加速度计设计方案,并利用对角度变化非常敏感的双光纤准直器对扭镜的扭转角度变化进行检测。MEMS光纤加速度... 详细信息

为实现微型化、抗电磁干扰、可长时间工作和可远距离传输的加速度传感器,提出了一种基于微机电系统(MEMS)非对称扭镜结构的光纤加速度计设计方案,并利用对角度变化非常敏感的双光纤准直器对扭镜的扭转角度变化进行检测。MEMS光纤加速度计由MEMS非对称扭镜结构、驱动电极和双光纤准直器等组成。分析了器件的加速度敏感原理和光纤检测原理,介绍了器件综合设计考虑,并给出了器件的结构参数。利用MEMS加工技术成功制作了MEMS光纤加速度计样品。对加速度计进行了实验测试,加速度计的输出实验值与理论值吻合。测试结果表明,该加速度计量程为±2g,带宽为600 Hz,分辨率优于10-4 g,且具有良好的线性度和重复性。该MEMS光纤加速度计将MEMS敏感结构与光纤检测相结合,兼备了两者的优点,结构紧凑、制作工艺简单。

关键词：传感器微机电系统加速度计光纤传感器光纤检测微加工

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低电压下静电力驱动的数字微流控芯片

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光学精密工程 2011年第1期19卷 97-102页

作者：刘翔皋华敏李铁周萍王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049

设计并制作了一种基于静电力驱动的数字微流控芯片,用于构建芯片实验室。介绍了静电力驱动原理和芯片制作工艺流程,搭建了驱动检测实验平台。该芯片采用硅作衬底,氧化硅作绝缘层,TiW/Au为驱动电极阵列,氮化硅作介质层,碳氟聚合物为疏水... 详细信息

设计并制作了一种基于静电力驱动的数字微流控芯片,用于构建芯片实验室。介绍了静电力驱动原理和芯片制作工艺流程,搭建了驱动检测实验平台。该芯片采用硅作衬底,氧化硅作绝缘层,TiW/Au为驱动电极阵列,氮化硅作介质层,碳氟聚合物为疏水层。由于采用开放式的结构,只需单层共平面控制电极,简化了工艺流程,优化了器件结构;而驱动电极阵列嵌入在氧化硅中,改善了减小介质层厚度时介质层对金属的台阶覆盖性,减少了电极边沿突起引起的边界击穿。另外,采用较薄的高质量介质层和疏水性能好的疏水膜层,大大降低了液滴驱动电压。实验显示,在20 V驱动电压下,该工艺可实现液滴按程序设定方式在二维平面内流畅运动,最大运动速度达96 mm/s。提出的芯片制作工艺简单,与IC工艺兼容,可应用于生化分析芯片实验室系统。

关键词：微流控芯片液滴静电驱动低工作电压开放式结构

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芯片级原子钟的气密性能分析

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真空科学与技术学报 2012年第2期32卷 132-139页

作者：张志强徐静李绍良吴亚明中科院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室、微系统技术重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049

基于相干布居囚禁(CPT)原理芯片级原子钟(CSAC)原子腔体积小、采用微电子机械系统硅-玻璃键合工艺制造,其气密性是决定CSAC寿命的关键因素。本文提出了"多层缓冲原子腔"方案大幅度提高原子腔的气密性能,从而提高CPT CSAC的稳... 详细信息

基于相干布居囚禁(CPT)原理芯片级原子钟(CSAC)原子腔体积小、采用微电子机械系统硅-玻璃键合工艺制造,其气密性是决定CSAC寿命的关键因素。本文提出了"多层缓冲原子腔"方案大幅度提高原子腔的气密性能,从而提高CPT CSAC的稳定性和寿命。建立了一个"毛细管等效气流模型"模拟多层缓冲原子腔的泄漏以分析原子腔的气密性能,应用Matlab仿真对比了单层密封、多层密封、添加保护腔等不同方式下气密性能的改善幅度。仿真结果验证了"多层缓冲原子腔"在提高CPT CSAC物理系统气密性能方面的可行性和有效性,为原子腔的设计提供指导。

关键词：芯片级原子钟多层缓冲原子腔气密性毛细管等效气流模型 Matlab仿真

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石墨烯修饰铂电极传感器测定水中微量重金属镉和铅

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分析化学 2013年第2期41卷 278-282页

作者：唐逢杰张凤金庆辉赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室中国科学院大学

建立了石墨烯修饰铂电极(G/Pt)共沉积铋膜测定水中微量重金属镉和铅的方法。采用微机电系统(MEMS)工艺制作铂电极,并利用CVD法在铂电极上原位生长石墨烯,制备了石墨烯修饰铂电极,与Ag/AgCl参比电极、铂丝对电极构成三电极体系;采用差分... 详细信息

建立了石墨烯修饰铂电极(G/Pt)共沉积铋膜测定水中微量重金属镉和铅的方法。采用微机电系统(MEMS)工艺制作铂电极,并利用CVD法在铂电极上原位生长石墨烯,制备了石墨烯修饰铂电极,与Ag/AgCl参比电极、铂丝对电极构成三电极体系;采用差分脉冲阳极溶出伏安法对水中微量的镉和铅进行测定。在pH=4.5的醋酸-醋酸钠(HAc-NaAc)底液中,Cd2+和Pb2+分别在#0.72和#0.48 V灵敏地产生溶出峰,线性范围分别为0.05～10 mg/L和0.03～5 mg/L,检出限均为10!g/L。本方法操作简单、安全快速、重现性好,适合于废水、地表水、及生活用水中镉和铅的测定。

关键词：石墨烯修饰铂电极差分脉冲阳极溶出伏安法铋膜重金属离子

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基于XeF_2硅刻蚀工艺的低阻硅衬底低损耗共面波导

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固体电子学研究与进展 2012年第5期32卷 456-462页

作者：刘米丰熊斌徐德辉王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室微系统技术重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049

在低阻硅（1-10Ω.cm）衬底上采用XeF2硅腐蚀工艺成功制备了长度为2 mm、结构尺寸为w/s=40/60μm间断悬浮和全悬浮两种结构的共面波导。SEM照片显示器件释放后的悬浮结构未出现粘附或破裂现象。通过WYKO三维形貌观察得到两种结构共面波... 详细信息

在低阻硅（1-10Ω.cm）衬底上采用XeF2硅腐蚀工艺成功制备了长度为2 mm、结构尺寸为w/s=40/60μm间断悬浮和全悬浮两种结构的共面波导。SEM照片显示器件释放后的悬浮结构未出现粘附或破裂现象。通过WYKO三维形貌观察得到两种结构共面波导悬浮信号线最大翘曲量分别为10μm和16μm。微波性能测试结果表明两种悬浮结构共面波导在1-10 GHz频率范围内插入损耗分别低于4.5 dB/2 mm和3.2 dB/2 mm,远小于制作在低阻硅衬底上的普通共面波导插入损耗9.4 dB/2 mm;在1-3 GHz频率范围内插入损耗分别低于0.54 dB/2 mm和0.17 dB/2 mm,小于制作在高阻硅（1 400-1 500Ω.cm）衬底上普通共面波导的插入损耗0.55 dB/2 mm。

关键词：共面波导插入损耗二氟化氙硅腐蚀低阻硅衬底

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基于溶出伏安法的铋微阵列电极检测饮料中的铅和镉

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分析化学 2011年第11期39卷 1748-1752页

作者：刘德盟金妍金庆辉赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室中国科学院研究生院

建立了基于溶出伏安法的铋微阵列电极检测饮料中重金属的方法。该传感器采用三电极体系,铋微阵列电极为工作电极,铂薄膜电极为对电极,Ag/AgCl电极为参比电极。铋是一种低毒的重金属,采用铋作为反应物质可以使检测过程更加安全。微阵列... 详细信息

建立了基于溶出伏安法的铋微阵列电极检测饮料中重金属的方法。该传感器采用三电极体系,铋微阵列电极为工作电极,铂薄膜电极为对电极,Ag/AgCl电极为参比电极。铋是一种低毒的重金属,采用铋作为反应物质可以使检测过程更加安全。微阵列电极具有高通量测定、便于微型化、抗干扰性等优点。实验表明,该传感器可同时检测出Pb2+和Cd2+,检出限分别为0.067和0.064 mg/L,且具有很好的重复性。此传感器用于检测橙汁中的Pb2+和Cd2+,结果令人满意。

关键词：铋阵列电极重金属离子铅镉溶出伏安法

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基于NEMS技术的硅基纳机电探针阵列器件研究

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传感技术学报 2005年第4期18卷 766-770页

作者：杨尊先于映林丽华李昕欣福州大学电子科学与应用物理系福州350002 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050

进行一种用于高密度存储的硅基纳机电探针阵列器件研究。并采用理论计算和有限元模拟相结合方法对器件进行了设计;使用先进的微纳加工工艺技术将压阻敏感器和电阻加热器集成到超薄悬臂梁—针尖结构纳机电探针阵列器件上,实现器件制作;随... 详细信息

进行一种用于高密度存储的硅基纳机电探针阵列器件研究。并采用理论计算和有限元模拟相结合方法对器件进行了设计;使用先进的微纳加工工艺技术将压阻敏感器和电阻加热器集成到超薄悬臂梁—针尖结构纳机电探针阵列器件上,实现器件制作;随后,进行器件电热特性及其敏感特性测试,测试结果与模拟结果相吻合;借助于原子力学显微镜在聚合物有机薄膜上实现了数据写入,优化写入条件后,数据记录面密度达31.6 GB/in2。

关键词： NEMS 压阻敏感器纳机电探针数据存储

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曲面保护高量程加速度传感器阻尼特性研究

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光电工程 2006年第9期33卷 138-144页

作者：杨尊先李昕欣于映福州大学电子科学与应用物理系福建福州350002 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050

利用有限元模拟方法,对一种高量程MEMS加速度计进行10万g正弦加速度脉冲下的动态冲击响应分析。首先,建立适用于该器件曲面阻尼的分段近似叠加理论模型;随后,采用ANSYS有限元模拟技术分别研究器件阻尼带隙宽度及其阻尼介质特性对器件动... 详细信息

利用有限元模拟方法,对一种高量程MEMS加速度计进行10万g正弦加速度脉冲下的动态冲击响应分析。首先,建立适用于该器件曲面阻尼的分段近似叠加理论模型;随后,采用ANSYS有限元模拟技术分别研究器件阻尼带隙宽度及其阻尼介质特性对器件动态冲击响应特性的影响。器件动态冲击响应实际上是受迫振动与传感器悬臂梁固有频率振动的叠加。当阻尼带隙较小时,输出结果表现为冲击载荷下的受迫振动响应;随着阻尼带隙变宽,悬臂梁固有频率振动渐突显,响应峰值电压也近线性增加,而峰值电压所对应时间则非线性减小。在其它条件相同情况下,阻尼介质粘滞系数越大,响应输出曲线越光滑,但其峰值电压也相应越低。在空气阻尼介质中,过载保护曲面的平移距离控制在0.5～0.65μm范围内,以获取较好的动态响应效果。

关键词：高g加速度传感器压膜阻尼曲面过载保护冲击响应

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新型纳机电热探针阵列器件数据存储技术研究

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仪器仪表学报 2006年第7期27卷 693-697页

对自行研制的一种新型压阻敏感器和电阻加热器一体集成的纳机电热探针阵列传感器进行了存储特性研究。首先对器件电热特性和敏感特性进行测试,测试结果与模拟结果相吻合。在此基础上,进行数据存储测试,借助原子力学显微镜在聚合物有机... 详细信息

对自行研制的一种新型压阻敏感器和电阻加热器一体集成的纳机电热探针阵列传感器进行了存储特性研究。首先对器件电热特性和敏感特性进行测试,测试结果与模拟结果相吻合。在此基础上,进行数据存储测试,借助原子力学显微镜在聚合物有机薄膜上实现了数据写入,并研究了脉冲电压、脉冲宽度及其施加于探针上的力载荷对存储效果的影响,优化写入条件后,数据记录面密度达31.6GB/in2.

关键词：纳米针尖集成探针阵列存储特性电阻加热器

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一种具有“8悬臂梁-质量块”结构的新型硅微加速度计

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Journal of Semiconductors 2007年第5期28卷 783-788页

作者：王育才焦继伟段飞张颖宓斌玮李金鹏钱清王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室

提出了一种具有“8悬臂梁-质量块”结构的新型三明治式硅微机械电容式加速度计,用微机械加工工艺在(111)硅片上制作出了具有信号输出的器件.该加速度计的惯性质量块由同一(111)硅片上下表面对称分布的8根悬臂梁支撑.这些悬臂梁是利用(1... 详细信息

提出了一种具有“8悬臂梁-质量块”结构的新型三明治式硅微机械电容式加速度计,用微机械加工工艺在(111)硅片上制作出了具有信号输出的器件.该加速度计的惯性质量块由同一(111)硅片上下表面对称分布的8根悬臂梁支撑.这些悬臂梁是利用(111)硅在KOH溶液中的各向异性腐蚀特性结合深反应离子刻蚀(DRIE)实现的,其尺度精确可控,保证了结构的对称性.该加速度计的谐振频率为2·08kHz,品质因子Q为21·4,灵敏度为93·7mV/g.

关键词：微加速度计微机械加工各向异性腐蚀

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